CN213302463U - 模拟电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟电池，包括控制单元、功率输出单元、反馈单元、采样单元和电源单元，控制单元内置有DAC模块和ADC模块，功率输出单元的同相输入端与控制单元的DAC模块连接，反馈单元输入端与功率输出单元的输出端连接，反馈单元的输出端与控制单元的ADC模块和功率输出单元的反相输入端连接；采样单元的输入端与功率输出单元的输出端连接，采样单元的输出端与控制单元的ADC模块连接。控制单元通过内置的DAC模块程控功率输出单元的功率输入和输出，减少电池的使用量，通过反馈单元可以对功率输出单元进行负反馈调节，有利于实现输出的高精度控制，通过采样单元对功率输出单元的各项参数进行采样，便于对充电和放电参数进行监控。

Description

模拟电池

技术领域

本实用新型涉及电子产品测试技术领域，特别涉及一种模拟电池。

背景技术

随着技术的发展，可穿戴设备、手机、平板电脑等消费类电子产品日益普及，锂电池作为核心储能及电源组件在其中得到广泛应用。在涉及配套电池的消费类电子产品PCB板、充电器或小型电机控制板的测试中，如果以电池原型进行测试研究，购置和维护电池的成本较高，其中某些极端工况实验往往会对电池造成损伤，导致研发进度延缓。

此外，在设备仪器的调试中，常常需要使用电池作为电源供电，但是由于电池的额定电压为定值，这就需要将多节电池进行串联或并联使用，使用不方便，而且无法观察到电池供电时的电压或电流变化曲线，进而影响设备仪器的调试。对于某些特殊设备，其测试需要高成本且不易存放的电池，往往会增加测试成本。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种模拟电池，利用运算放大器进行电池电压模拟和充放电参数采集，为待测试的电子产品供电，减少电池的使用量，有利于降低测试成本。

第一方面，根据本实用新型实施例的模拟电池，包括控制单元，内置有DAC模块和ADC模块；功率输出单元，具有同相输入端和反相输入端，所述功率输出单元的同相输入端与所述控制单元的DAC模块连接，所述功率输出单元的输出端用于输出预设的电压；反馈单元，输入端与所述功率输出单元的输出端连接，所述反馈单元的输出端与所述控制单元的ADC模块和所述功率输出单元的反相输入端连接；采样单元，输入端与所述功率输出单元的输出端连接，所述采样单元的输出端与所述控制单元的ADC模块连接；电源单元，分别与所述控制单元、所述功率输出单元、所述反馈单元和所述采样单元连接。

根据本实用新型实施例的模拟电池，至少具有如下有益效果：

控制单元通过内置的DAC模块程控功率输出单元的功率输入和输出，可以用于模拟电池的功率输入和输出，减少电池的使用量，通过反馈单元可以对功率输出单元进行负反馈调节，有利于实现输出的高精度控制，通过采样单元对功率输出单元的各项参数进行采样，便于对充电和放电参数进行监控。

根据本实用新型的一些实施例，所述反馈单元包括第一仪表运放和四线制电路，所述第一仪表运放的输入端与所述四线制电路连接，并通过所述四线制电路分别与所述功率输出单元的输出端和待测产品连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述采样单元包括采样电阻、第二仪表运放和反馈比较电路，所述采样电阻串联连接于所述功率输出单元的输出端，所述第二仪表运放的同相输入端和反相输入端分别与所述采样电阻的两端连接，所述第二仪表运放的输出端分别与所述反馈比较电路的输入端和所述控制单元的正采样端连接，所述反馈比较电路的输出端分别与所述第二仪表运放的控制端和所述控制单元的负采样端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述反馈比较电路包括第三仪表运放，所述第三仪表运放的同相输入端连接有参考电压，所述第三仪表运放的反相输入端与所述第二仪表运放的输出端连接，所述第三仪表运放的输出端与反相输入端之间连接有反馈电阻。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源单元包括隔离型DC/DC转换电路以及分别与所述隔离型DC/DC转换电路连接的降压型DC/DC转换电路和第一DC/DC转换电路，所述降压型DC/DC转换电路与所述功率输出单元连接，所述第一DC/DC转换电路的输出端连接有LDO电路，所述LDO电路与所述控制单元连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述控制单元包括单片机，所述DAC模块和所述ADC模块内置或外接于所述单片机。

根据本实用新型的一些实施例，所述单片机连接有存储模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述单片机连接有温度传感器。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的模拟电池的原理框图；

图2为本实用新型实施例的功率输出单元、采样单元和反馈单元的电路原理图；

图3为本实用新型实施例的电源单元的原理框图；

图4为本实用新型实施例的单片机的电路原理图；

图5为本实用新型实施例的ADC模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例的DAC模块的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1，本实施例公开了一种模拟电池，包括控制单元100、功率输出单元200、反馈单元300、采样单元400和电源单元500，控制单元100内置有DAC模块120和ADC模块130，功率输出单元200具有同相输入端和反相输入端，功率输出单元200的同相输入端与控制单元100的DAC模块120连接，功率输出单元200的输出端用于输出预设的电压，反馈单元300输入端与功率输出单元200的输出端连接，反馈单元300的输出端与控制单元100的ADC模块130和功率输出单元200的反相输入端连接，采样单元400的输入端与功率输出单元200的输出端连接，采样单元400的输出端与控制单元100的ADC模块130连接，电源单元500分别与控制单元100、功率输出单元200、反馈单元300和采样单元400连接。

控制单元100根据不同的电池参数要求给功率输出单元200发送不同的控制信号，通过内置的DAC模块120程控功率输出单元200的功率输入和输出，可以用于模拟电池的功率输入和输出，减少电池的使用量，有利于降低测试成本。通过反馈单元300可以对功率输出单元200进行负反馈调节，有利于实现输出参数的高精度控制，通过采样单元400对功率输出单元200的各项参数进行采样，便于对充电和放电参数进行监控，无需外接多种测量设备，有利于降低测试成本。

请参照图2，本实施例的功率输出单元200包括运算放大器U16，运算放大器U16的型号为OPA569，该型号的运算放大器是一款低成本、高电流的运算放大器，具有较低的直流误差，易于使用，且可以避免相位反转的问题，在控制单元100的程控作用下，可以用作模拟电池为不同的电子产品进行供电。

请继续参照图2，反馈单元300包括第一仪表运放310和四线制电路320，第一仪表运放310的输入端与四线制电路320连接，并通过四线制电路320分别与功率输出单元200的输出端和待测产品连接。在使用时，通过四线制电路320，第一仪表运放310的输入端可以接收功率输出单元200的输出电压和来自待测产品的输出电压，实现电压的负反馈调节，有利于确保模拟电池在充电和放电过程中的高精度调节。

请参照图2，采样单元400包括采样电阻410、第二仪表运放420和反馈比较电路430，采样电阻410串联连接于功率输出单元200的输出端，第二仪表运放420的同相输入端和反相输入端分别与采样电阻410的两端连接，第二仪表运放420的输出端分别与反馈比较电路430的输入端和控制单元100的正采样端连接，反馈比较电路430的输出端分别与第二仪表运放420的控制端和控制单元100的负采样端连接。反馈比较电路430可以对第二仪表运放420的输出进行反馈调节，有利于提高参数采集的精度。

请参照图2，具体的，反馈比较电路430包括第三仪表运放U14，第三仪表运放U14的同相输入端连接有参考电压2.5VREF，第三仪表运放U14的反相输入端与第二仪表运放420的输出端连接，第三仪表运放U14的输出端与反相输入端之间连接有反馈电阻R81。

请参照图3，电源单元500包括隔离型DC/DC转换电路510以及分别与隔离型DC/DC转换电路510连接的降压型DC/DC转换电路520和第一DC/DC转换电路530，降压型DC/DC转换电路520与功率输出单元200连接，第一DC/DC转换电路530的输出端连接有LDO电路，LDO电路与控制单元100连接。隔离型DC/DC转换电路510采用型号为URF2448QB的DC-DC隔离电源芯片，可以实现电源输入端和输出端之间的隔离，减少输出纹波，有利于提高电源质量，隔离型DC/DC转换电路510分别与采样单元400和反馈单元300连接，降低电源对采样信号和负反馈信号的影响，有利于提高采样信号的精度。降压型DC/DC转换电路520采用型号为TPS5430DDA的降压芯片，并用于为功率输出单元200供电，可以根据功率输出单元200的输出功率进行电压调节，有利于降低功耗，节约测试成本。

在一些实施例中，控制单元100包括单片机110，DAC模块120和ADC模块130内置于单片机110。请参照图4至6，在另一些实施例中，控制单元100包括单片机110，DAC模块120和ADC模块130外接于单片机110，根据不同的应用需求，DAC模块120和ADC模块130可以采用不同精度的芯片，用以满足不同电子产品的测试需求。例如，采用高精度的DAC芯片和ADC芯片可以提高数模信号转换和模数信号转换的精度，有利于提高分辨率。

在一些实施例中，单片机110连接有存储模块，在测试过充中采集的数据可以存储在存储模块中，便于后续的数据管理、分析和查阅。

为了便于对模拟电池进行温度监控，单片机110连接有温度传感器，温度传感器可以采用红外温度传感器，可以在电子产品，例如手机或平板电脑，进行测试时监控模拟电池的温度，便于对电子产品的功率和发热量进行采样分析。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种模拟电池，其特征在于，包括：

控制单元(100)，内置有DAC模块(120)和ADC模块(130)；

功率输出单元(200)，具有同相输入端和反相输入端，所述功率输出单元(200)的同相输入端与所述控制单元(100)的DAC模块(120)连接，所述功率输出单元(200)的输出端用于输出预设的电压；

反馈单元(300)，输入端与所述功率输出单元(200)的输出端连接，所述反馈单元(300)的输出端与所述控制单元(100)的ADC模块(130)和所述功率输出单元(200)的反相输入端连接；

采样单元(400)，输入端与所述功率输出单元(200)的输出端连接，所述采样单元(400)的输出端与所述控制单元(100)的ADC模块(130)连接；

电源单元(500)，分别与所述控制单元(100)、所述功率输出单元(200)、所述反馈单元(300)和所述采样单元(400)连接。

2.根据权利要求1所述的模拟电池，其特征在于，所述反馈单元(300)包括第一仪表运放(310)和四线制电路(320)，所述第一仪表运放(310)的输入端与所述四线制电路(320)连接，并通过所述四线制电路(320)分别与所述功率输出单元(200)的输出端和待测产品连接。

3.根据权利要求1所述的模拟电池，其特征在于，所述采样单元(400)包括采样电阻(410)、第二仪表运放(420)和反馈比较电路(430)，所述采样电阻(410)串联连接于所述功率输出单元(200)的输出端，所述第二仪表运放(420)的同相输入端和反相输入端分别与所述采样电阻(410)的两端连接，所述第二仪表运放(420)的输出端分别与所述反馈比较电路(430)的输入端和所述控制单元(100)的正采样端连接，所述反馈比较电路(430)的输出端分别与所述第二仪表运放(420)的控制端和所述控制单元(100)的负采样端连接。

4.根据权利要求3所述的模拟电池，其特征在于，所述反馈比较电路(430)包括第三仪表运放，所述第三仪表运放的同相输入端连接有参考电压，所述第三仪表运放的反相输入端与所述第二仪表运放(420)的输出端连接，所述第三仪表运放的输出端与反相输入端之间连接有反馈电阻。

5.根据权利要求1所述的模拟电池，其特征在于，所述电源单元(500)包括隔离型DC/DC转换电路(510)以及分别与所述隔离型DC/DC转换电路(510)连接的降压型DC/DC转换电路(520)和第一DC/DC转换电路(530)，所述降压型DC/DC转换电路(520)与所述功率输出单元(200)连接，所述第一DC/DC转换电路(530)的输出端连接有LDO电路，所述LDO电路与所述控制单元(100)连接。

6.根据权利要求1所述的模拟电池，其特征在于，所述控制单元(100)包括单片机(110)，所述DAC模块(120)和所述ADC模块(130)内置或外接于所述单片机(110)。

7.根据权利要求6所述的模拟电池，其特征在于，所述单片机(110)连接有存储模块。

8.根据权利要求6或7所述的模拟电池，其特征在于，所述单片机(110)连接有温度传感器。

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